模擬電子技術(shù)-三極管

1、 1.3 半導體三極管 半導體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時，半導體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，因此，還多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，因此，還被稱為被稱為雙極型晶體管雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor,簡稱簡稱BJT）。）。 BJT是由兩個是由兩個PN結(jié)組成的。結(jié)組成的。一一. .BJT的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)NPN型PNP型符號符號:-bce-ebc 三極管的結(jié)構(gòu)特點三極管的結(jié)構(gòu)特點:（1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度集電區(qū)摻雜濃度。（2）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。-

2、NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極-PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高雜濃度較高BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)三極管工作在放大狀態(tài)的外部條件三極管工作在放大狀態(tài)的外部條件: 發(fā)射結(jié)處于正向偏置 集電結(jié)處于反向偏置IE =IC+IBICIB，IE ICIC與與IB之比稱為電流放大倍數(shù)之比稱為電流放大倍數(shù)要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正要使三極管能放大電流，必須

3、使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。偏，集電結(jié)反偏。（3）uCE 1V再增加時，曲線右移很不明顯。直到再增加時，曲線右移很不明顯。直到uCE 2V后，特性曲線基后，特性曲線基本不變而趨于重合。本不變而趨于重合。 三三. BJT. BJT的特性曲線（的特性曲線（共發(fā)射極接法）共發(fā)射極接法）(1) (1) 輸入特性曲線輸入特性曲線 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci（1）uCE=0V時，相當于兩個時，相當于兩個PN結(jié)并聯(lián)。結(jié)并聯(lián)。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（2）當）當uCE=1V時，時， 集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收集

4、電子，所以進入基區(qū)集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以進入基區(qū)的電子減少，的電子減少， 在同一在同一uBE 電壓下，電壓下，iB 減小。特性曲線將向右稍微移動一些。減小。特性曲線將向右稍微移動一些。死區(qū)電壓死區(qū)電壓硅硅 0.5V鍺鍺 0.1V導通壓降導通壓降硅硅 0.7V鍺鍺 0.3V (2)輸出特性曲線輸出特性曲線 iC=f(uCE) iB=const 現(xiàn)以現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。一條加以說明。 （1）當）當uCE=0 V時，因集電極無收集作用，時，因集電極無收集作用，iC=0。（2） uCE Ic 。 （3） 當當uCE 1V后，后，收集電子的能力足夠強。收集電子的能力足夠強。

5、這時，發(fā)射到基區(qū)的電這時，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形子都被集電極收集，形成成iC。所以。所以uCE再增加，再增加，iC基本保持不變?；颈３植蛔?。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲線。其他值的曲線。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB+i-uBE+-uBTCE+Ci 輸出特性曲線可以分為三個區(qū)域輸出特性曲線可以分為三個區(qū)域:飽和區(qū)飽和區(qū)iC受受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE0.7 V。 此時發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。此時發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)截止區(qū)iC接近零的區(qū)域，相當接

6、近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。的曲線的下方。 此時，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。此時，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)放大區(qū) 曲線基本平行等曲線基本平行等 距。距。 此時，發(fā)此時，發(fā) 射結(jié)正偏，集電射結(jié)正偏，集電 結(jié)反偏。結(jié)反偏。 該區(qū)中有：該區(qū)中有：CBIIiCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)輸出特性三個區(qū)域的特點輸出特性三個區(qū)域的特點:放大區(qū)：放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 即：即： IC= IB , 且且 IC = IB(2) 飽和區(qū)：飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集

7、電結(jié)正偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。 即：即：UCE UBE ， IBIC，UCE 0.3V、0.1V (3) 截止區(qū)：截止區(qū)：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都處于反向偏置 UBE VB VE PNP 是用是用 EB 的電流（的電流（IB）控制）控制 EC 的電流的電流（IC），），E極電位最高，且正常放大時通常極電位最高，且正常放大時通常C極電極電位最低，即位最低，即 VC VB VE 某放大電路中的三極管，在工作狀態(tài)中測得它的管腳電壓Va = 1.2V， Vb = 0.5V, Vc = 3.6V, 試問該三極管是管_（材料），_ 型的三極管，該管的集電極是a、b、c中的_。四四. BJTBJT的主要參數(shù)的主

8、要參數(shù)1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)BCII BCii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20200之間之間2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：2.集集- -基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO AICBOICBO是集是集電結(jié)反偏電結(jié)反偏由少子的由少子的漂移形成漂移形成的反向電的反向電流，受溫流，受溫度的變化度的變化影響。影響。3. 集集- -射極反向截止電流射極反向截止電流ICEO

9、（基極開路時，集（基極開路時，集射間的電流）射間的電流）ICEO受溫度影響受溫度影響很大，當溫度上很大，當溫度上升時，升時，ICEO增加增加很快，所以很快，所以IC也也相應增加。相應增加。三極三極管的溫度特性較管的溫度特性較差差。4.集電極最大電流集電極最大電流ICM三極管工作電流三極管工作電流IC允許的最大極限，若允許的最大極限，若IC超超過過ICM值，則三極管可能會損壞。值，則三極管可能會損壞。5.集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓UCEO當集當集-射極之間的電壓射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。時，三極管就會被擊穿。6. 集電極最大允許功耗集電極最

10、大允許功耗PCM 集電極電流集電極電流IC 流過三極管，流過三極管， 所發(fā)出的焦耳所發(fā)出的焦耳 熱為：熱為：PC =ICUCEPC PCM =ICMUCEOICUCEICUCE=PCMICMUCEO安全工作區(qū)安全工作區(qū) 1.4 三極管的模型及分析方法0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6BuiCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI =40uABI =60uABI =80uABI =100uA非線性器件非線性器件BCIIUD=0.7VUCES=0.3ViB0 iC0一一. BJT的模型的模型+i-uBE+-uBCE+Cibeec截止狀態(tài)截止狀態(tài)ecb放大狀態(tài)放大狀態(tài)UDI

11、BICIBecb發(fā)射結(jié)導通壓降發(fā)射結(jié)導通壓降UD硅管硅管0.7V鍺管鍺管0.3V飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)ecbUDUCES飽和壓降飽和壓降UCES硅管硅管0.3V鍺管鍺管0.1V直流模型直流模型二二. BJT電路的分析方法（直流）電路的分析方法（直流）1. 模型分析法（近似估算法）模型分析法（近似估算法）(模擬p5859)VCCVBBRbRc12V6V4K150K+UBE+UCEIBIC+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4K150K+UBE+UCEIBIC例：共射電路如圖，已知三極管為硅管，例：共射電路如圖，已知三極管為硅管，=40，試，試求電路中的直流量求電路中的直流量IB、 IC 、U

12、BE 、UCE。+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4K150K+UBE+UCEIBIC0.7VIBecbIC+VCCRc(+12V)4K+UBEIB+VBBRb(+6V)150K+UCE解：設三極管工作在放大狀態(tài)，用放大模型代替三極管。解：設三極管工作在放大狀態(tài)，用放大模型代替三極管。UBE=0.7VA40K150V6K150V)7 . 06(bBEBBBRUVI mA6 . 1A4040BCII V6 . 546 . 112CCCCCERIVU 2. 圖解法圖解法 模擬(p6162)VCCVBBRbRc12V6V4K150K+uCEIB=40AiC非線性部分非線性部分線性部分線性部分iC=f(uCE) iB=40ACCCCCERiVuM(VCC,0)(12 , 0)(0 , 3), 0(CCCRVNiCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI =40uAB=80uAI=100uAIB直流負載線直流負載線斜率：斜率：CCCCCC1RVRVtgKUCEQ6VICQ1.5mAIB=40AIC=1.5mAUCEQ=6V 直流直流工作點工作點Q 半導體三極管的型號半導體三極管的型號第二位：第二位：A鍺鍺PNP管、管、B鍺鍺NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低頻小功率管、低頻